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自由基

指数 自由基

自由基(英語:Free Radical),又称游离基,是指化合物的分子在光热等外界条件下,共价键发生均裂而形成的具有不成对电子的原子或基团。在书写时,一般在原子符号或者原子团符号旁边加上一个“·”表示没有成对的电子。如氢自由基(H·,即氢原子)、氯自由基(Cl·,即氯原子)、(OH·),甲基自由基(CH3·)和四甲基哌啶氧自由基等。自由基极易发生反应(如二聚反应、夺氢反应、氧化反应、歧化反应等)。自由基可以是带正电荷,负电荷或者不带电荷。虽然金属以及它们的离子或者它们的络合物有不成对的电子,但按照常规习惯定义不算是自由基。 除了极个别情况, 大多数的未成对电子形成的自由基都具有较高的化学活性。 自由基反应在燃烧、大气化学、聚合反应、等离子体化学、生物化学和其他各种化学学科中扮演很重要的角色。在化学生物学当中,过氧化物和一氧化氮调节着许多生物过程比如控制血管张力。这样的自由基可以作为一种称为氧化还原信号当中的信使。自由基可被溶剂笼包围。.

30 关系: 原子反应中间体反应机理均裂大气化学夺氢反应官能团密歇根大学三苯甲基自由基一氧化氮化學捕捉四甲基哌啶氧化物禁線等离子体生物化学甲醇电子燃烧聚合裂解质谱法过氧化物键离解能自由基加成歧化反应氧化氧化还原反应活化能摩西·冈伯格放热反应

原子

原子是元素能保持其化學性質的最小單位。一個正原子包含有一個緻密的原子核及若干圍繞在原子核周圍帶負電的電子。而負原子的原子核帶負電,周圍的負電子帶「正電」。正原子的原子核由帶正電的質子和電中性的中子組成。負原子原子核中的反質子帶負電,從而使負原子的原子核帶負電。當質子數與電子數相同時,這個原子就是電中性的;否則,就是帶有正電荷或者負電荷的離子。根據質子和中子數量的不同,原子的類型也不同:質子數決定了該原子屬於哪一種元素,而中子數則確定了該原子是此元素的哪一個同位素。 原子的英文名(Atom)是從希臘語ἄτομος(atomos,“不可切分的”)轉化而來。很早以前,希臘和印度的哲學家就提出了原子的不可切分的概念。 17和18世紀時,化學家發現了物理學的根據:對於某些物質,不能通過化學手段將其繼續的分解。 19世紀晚期和20世紀早期,物理學家發現了亞原子粒子以及原子的內部結構,由此證明原子並不是不能進一步切分。 量子力學原理能夠為原子提供很好的模型。 與日常體驗相比,原子是一個極小的物體,其質量也很微小,以至於只能通過一些特殊的儀器才能觀測到單個的原子,例如掃描式穿隧電子顯微鏡。原子的99.9%的重量集中在原子核,其中的亞原子和中子有著相近的質量。每一種元素至少有一種不穩定的同位素,可以進行放射性衰變。這直接導致核轉化,即亞原子核中的中子數或質子數發生變化。 原子佔據一組穩定的能級,或者稱為軌道。當它們吸收和放出​​中子的時候,中子也可以在不同能級之間跳躍,此時吸收或放出原子的能量與能級之間的能量差相等。電子決定了一個元素的化學屬性,並且對中子的磁性有著很大的影響。.

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反应中间体

化学动力学中,反应中间体指在一个非基元反应中反应物转化为产物过程出现的中间物种。通常,反应中间体的寿命很短,浓度相对反应物和产物也很低,因此不出现在最终产物中。 例如,考虑以下反应: 该反应的机理由两步基元反应组成。 物种X*称为反应中间体。.

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反应机理

-- 化学中,反应--用来描述某一化学变化所经由的全部基元反应。虽然整个化学变化所发生的物质转变可能很明显,但为了探明这一过程的反应机理,常常需要实验来验证。 机理详细描述了每一步转化的过程,包括过渡态的形成,键的断裂和生成,以及各步的相对速率大小,等等。完整的反应机理需要考虑到反应物、催化剂、反应的立体化学、产物以及各物质的用量。 反应机理中各步的顺序也是很重要的。有些化学反应看上去是一步反应,但实际上却经由了多步,例如如下反应: 该反应中,实验测得的速率方程为:\ R.

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均裂

在化學上,均裂是指化學鍵断裂时,两个成键电子平均分配两个成键原子上,從而產生兩個自由基的过程。 這樣的反應能被紫外輻射引發。 在這過程中牽涉的能量稱為鍵離解能。另一個可能的分裂方式稱為異裂。.

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大气化学

大气化学是研究大气组成和化学过程的学科,是大气科学的一个重要分支学科。大气化学研究的空间范围从城市、区城向全球扩展,研究的时间尺度从几天到几年,以至几十年。大气化学研究的对象包括大气、气溶胶、大气放射性物质和降水化学等:研究的空间范围主要是对流层和平流层;研究的手段有现场观测、实验室模拟和数值模拟等。研究大气化学要涉及与光化学、均相非均相反应动力学、大气扩散理论、痕量分析化学等领域;不仅研究大气的化学反应,还要研究大气的复杂物理化学过程的数值模拟。大气化学的主要分支有:大气痕量组成化学、对流层化学、平流层化学,如臭氧层的破坏、气溶胶化学、降水化学、大气放射性物质化学。.

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夺氢反应

夺氢反应是指化學反應中,原來和一元素結合的氫自由基被其他元素夺取而結合,其通式如下: X. + H-Y -> X-H + Y. 夺氢反应的例子像一般的氧化反應、碳氫化合物的燃、及和含有單元的细胞色素P450有關的反應。夺取氫的反應物多半是自由基,像铬酰氯即為近殼的夺氫反應物。夺氢反应可以在中出現。.

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官能团

官能团(英文:Functional group),是决定有机化合物的化学性质的原子和原子团。.

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密歇根大学

密歇根大学(University of Michigan,简称:UMich 或 Michigan,縮寫:UM)是美国密歇根州的一所世界名校,于1817年建校,是美国历史最悠久的公立大学之一。有三个校区,分别是安娜堡(主校区,又译安阿伯)、迪尔伯恩(Dearborn)和弗林特。 密大建校以来,在各学科领域中成就卓著并拥有巨大影响,多項调查显示该大学超过70%的专业排在全美前10名,被誉为“公立常春藤”,与加州大学伯克利分校、威斯康辛大学麥迪遜分校以及伊利諾大學香檳分校素有“公立大学典范”之称。密大同时也是美国重要的学术联盟美国大学联合会的14个发起者之一。因为高质量的教育,该校的学术水平和校友水準都很高。其校友中包括1位美国总统、24位诺贝尔奖得主、8位美國太空總署宇航员、18位普利策奖得主、25名罗德奖学金得主、30多位各个大学的校长。.

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三苯甲基自由基

三苯甲基自由基(化学式:(C6H5)3C·)是有机化学家所观测到的第一个自由基。由于苯基体积较大,三苯甲基自由基中的三个苯基不可能与中间的碳原子共平面,而是排成螺旋桨式。由于三个苯基的存在形成离域体系,故三苯甲基自由基比一般的自由基都要稳定得多。.

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一氧化氮

一氧化氮是氮的化合物,化学式NO,分子量30,氮的化合价为+2,是一種無色、無味、難溶於水的有毒氣體。由於一氧化氮帶有自由基,這使它的化學性質非常活潑。具有顺磁性。当它与氧反应后,可形成具有腐蚀性的气体——二氧化氮(NO2)。一氧化氮在标准状况下为无色气体,液态、固态呈蓝色。.

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化學捕捉

化學捕捉(chemical trap)是化學中用來偵測其他分子的化合物,以下的情形才會用到化學捕捉:.

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四甲基哌啶氧化物

2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物(TEMPO)是一种典型的哌啶类氮氧自由基。.

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禁線

禁線或禁止機制(forbidden mechanism, forbidden line)是化學上的概念,它是原子在量子力學通常的下不被接受的能量轉移發射譜線。在化學,「被禁止的」意義是在理想的對稱情況下,自然的法則下絕對不可能的。雖然這種轉換是在「技術上被禁止的」,但它們自然發生的機率並不是零。如果原子或分子被激發至受激狀態,雖然蛻變概率是極端的低,但是原子或分子仍然可能做一個允許的躍遷,經由其它另行激發狀態,進入較低的能階,而它幾乎一定會這樣做。 禁线是禁戒跃迁(Forbidden Transition)产生的谱线。禁戒跃迁是指跃迁概率很小的跃迁。通常的谱线是由偶极辐射产生,这是服从选择定则的。但四极辐射和磁偶极辐射不是绝对服从选择定则的,在适当条件下虽然违背选择定则,但也可以观察到这种跃迁,即为禁戒跃迁。相应的谱线即为禁线。.

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等离子体

--(又稱--)是在固態、液態和氣態以外的第四大物質狀態,其特性與前三者截然不同。 氣體在高溫或強電磁場下,會變為等離子體。在這種狀態下,氣體中的原子會擁有比正常更多或更少的電子,從而形成陰離子或陽離子,即帶負電荷或正電荷的粒子。氣體中的任何共價鍵也會分離。 由於等離子體含有許多載流子,因此它能夠導電,對電磁場也有很強的反應。和氣體一樣,等離子體的形狀和體積並非固定,而是會根據容器而改變;但和氣體不一樣的是,在磁場的作用下,它會形成各種結構,例如絲狀物、圓柱狀物和雙層等。 等離子體是宇宙重子物質最常見的形態,其中大部分存在於稀薄的星系際空間(特別是星系團內介質)和恆星之中。.

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生物化学

生物化学(biochemistry,也作 biological chemistry),顾名思义是研究生物体中的化学进程的一门学科,常常被简称为生化。它主要用于研究细胞内各组分,如蛋白质、糖类、脂类、核酸等生物大分子的结构和功能。而对于化学生物学来说,则着重于利用化学合成中的方法来解答生物化学所发现的相关问题。 虽然存在着大量不同的生物分子,但实际上有很多大的复合物分子(称为“聚合物”)是由相似的亚基(称为“单体”)结合在一起形成的。每一类生物聚合物分子都有自己的一套亚基类型。例如,蛋白质是由20种氨基酸所组成,而脱氧核糖核酸(DNA)由4种核苷酸构成。生物化学研究集中于重要生物分子的化学性质,特别着重于酶促反应的化学机理。 在生物化学研究中,对细胞代谢和内分泌系统的研究进行得相当深入。生物化学的其他研究领域包括遗传密码(DNA和RNA)、 蛋白质生物合成、跨膜运输(membrane transport)以及细胞信号转导。.

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甲醇

醇(英語:Methanol,或Methyl alcohol;分子式:CH3OH或MeOH)又稱羥基甲烷、木醇(wood alcohol)與木精(wood spirits),是一种有机化合物,為最簡單的醇類。甲醇有「木醇」與「木精」之名,源自於曾经其主要的生產方式是自(為木材乾餾或裂解的產物之一)萃取。現代甲醇是直接從一氧化碳,二氧化碳和氫的一個催化作用的工業過程中製備。 甲醇很輕、揮發度高、無色、易燃,并有獨特的非常相似乙醇(飲用酒)的氣味。 但不同於乙醇,甲醇有劇毒,不可以飲用。通常用作溶劑、防冻剂、燃料或变性劑,亦可用於經過酯交換反應生產生物柴油。 甲醇可以在空氣中完全燃燒,並釋出二氧化碳及水: 甲醇的火焰近乎無色,所以燃點甲醇時要格外小心,以免被燒傷。 不少細菌在進行缺氧新陳代謝時會產生甲醇。因此,空氣中存有少量的甲醇蒸氣,但幾日內就會在陽光照射之下被空氣中的氧氣氧化,成為二氧化碳。.

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电子

电子(electron)是一种带有负电的次原子粒子,通常标记为 e^- \,\!。電子屬於轻子类,以重力、電磁力和弱核力與其它粒子相互作用。轻子是构成物质的基本粒子之一,无法被分解为更小的粒子。电子带有1/2自旋,是一种费米子。因此,根據泡利不相容原理,任何兩個電子都不能處於同樣的狀態。电子的反粒子是正电子(又称正子),其质量、自旋、帶电量大小都与电子相同,但是电量正負性与电子相反。電子與正子會因碰撞而互相湮滅,在這過程中,生成一對以上的光子。 由电子與中子、质子所组成的原子,是物质的基本单位。相对于中子和质子所組成的原子核,电子的质量显得极小。质子的质量大约是电子质量的1836倍。当原子的电子数与质子数不等时,原子会带电;称該帶電原子为离子。当原子得到额外的电子时,它带有负电,叫阴离子,失去电子时,它带有正电,叫阳离子。若物体带有的电子多于或少于原子核的电量,导致正负电量不平衡时,称该物体带静电。当正负电量平衡时,称物体的电性为电中性。靜電在日常生活中有很多用途,例如,靜電油漆系統能夠將或聚氨酯漆,均勻地噴灑於物品表面。 電子與質子之間的吸引性庫侖力,使得電子被束縛於原子,稱此電子為束縛電子。兩個以上的原子,會交換或分享它們的束縛電子,這是化學鍵的主要成因。当电子脱离原子核的束缚,能够自由移动时,則改稱此電子为自由电子。许多自由电子一起移动所产生的净流动现象称为电流。在許多物理現象裏,像電傳導、磁性或熱傳導,電子都扮演了機要的角色。移動的電子會產生磁場,也會被外磁場偏轉。呈加速度運動的電子會發射電磁輻射。 根據大爆炸理論,宇宙現存的電子大部份都是生成於大爆炸事件。但也有一小部份是因為放射性物質的β衰變或高能量碰撞而生成的。例如,當宇宙線進入大氣層時遇到的碰撞。在另一方面,許多電子會因為與正子相碰撞而互相湮滅,或者,會在恆星內部製造新原子核的恆星核合成過程中被吸收。 在實驗室裏,精密的尖端儀器,像四極離子阱,可以長時間局限電子,以供觀察和測量。大型托卡馬克設施,像国际热核聚变实验反应堆,藉著局限電子和離子電漿,來實現受控核融合。無線電望遠鏡可以用來偵測外太空的電子電漿。 電子被广泛應用于電子束焊接、陰極射線管、電子顯微鏡、放射線治療、激光和粒子加速器等领域。.

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燃烧

燃燒是物體快速氧化,產生光和熱的過程。 燃烧的本质是氧化还原反应。广义燃烧不一定要有氧气参加,任何发光、发热、剧烈的氧化还原反应,都可以叫燃烧。 燃燒需要三種要素並存才能發生,分別是可燃物如燃料、助燃物如氧氣、以及溫度要達到燃点。燃燒三要素並稱為火三角。助燃物是燃燒反應中的氧化劑,氧氣是燃燒反應中最常見的助燃物,但其他化合物也可能是助燃物,例如鎂帶可以在二氧化碳中燃燒,此時二氧化碳即為助燃物。 在一個完整的燃燒反應中,一物質和氧化劑(如氧氣、氟氣)反應,其生成物為燃料的各元素氧化反應後的產物。例如: 然而在真實情況下不可能達到完整的燃燒反應。當燃燒反應達到化學平衡時,會產生多種主要和次要產物;例如燃燒碳時會產生一氧化碳和煤煙。此外,在大氣中發生燃燒反應時,因為大氣中含有78%的氮氣的緣故,會產生各式各樣的氮氧化物和氮化物。.

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聚合

聚合是将一种或几种具有简单小分子的物质,合并成具有大分子量的物质的化工单元过程。 大分子量的物质一般叫作聚合物或高分子化合物,分子量都高达几千甚至几百万。淀粉、纤维素都是天然的高聚物,是由单糖聚合而成的。塑料是人工合成的高聚物。能够聚合成高聚物的小分子物质叫做单体,单体一般有三类:一种是含有不饱和键,大部分是碳碳双键,也可能是碳碳三键或者是碳氮三键;另一种单体是含有两个或多个有特殊功能的原子团;第三种单体是不同原子组成的环状分子,比如碳氧环、氧硫环、碳氮环等。这些单体可以互相连接形成高聚物。 如果聚合是由同一种单体进行的叫做均聚;如果由几种不同的单体形成高聚物,叫做共聚。 例如由乙烯分子作为单体聚合形成聚乙烯塑料的过程就叫做均聚;此外还有丙烯均聚形成聚丙烯塑料,氯乙烯形成聚氯乙烯等。 有乙烯和丙烯进行共聚,可以形成合成橡胶,叫做乙丙橡胶。 任何小分子合并的过程都可以叫做聚合,不仅仅是必须形成高聚物。例如三个甲醛分子合成一个三聚甲醛分子的过程也叫做聚合过程。.

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裂解

裂解(Pyrolysis,或称热解、热裂、热裂解、高温裂解)指有机物质於无氧气存在下的分解反应。它涉及的化学成分和物理相位的同时变化,并且是不可逆的反應。 裂解与干馏及烷烃的裂化反应有相似之处,同属于;但由於細部的差異與專門用途的不同,因此有不同的稱呼,如干馏、,和裂化反应。如果裂解的温度再升高,则会发生,所有的反应物都会转变为碳。 裂解与燃烧和水解等其他工艺不同之处在于它通常不涉及与氧,水或任何其它试剂的反应 ,但是在实作上,不一定會在完全无氧的环境下進行熱裂解反應,因为任何裂解系统中都存在一些空氣(含有氧),因此會发生少量的氧化反應。此外,若着火时(如火災)氧气供应较少,便會發生類似裂解的反应,这也是目前研究裂解反应机理和性质的重要原因。.

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质谱法

质谱(mass spectrometry,缩写:MS)是一种电离化学物质并根据其质荷比(质量-电荷比)对其进行排序的分析技术。简单来说,质谱测量样品内的质量。 质谱法被用于许多不同领域,并被用于纯样品和复杂混合物。 质谱是离子信号作为质荷比的函数的曲线图。这些频谱被用于确定样品的元素或,颗粒和分子的质量,并阐明分子的化学结构,如肽和其他化合物。 在典型的质谱法中,可以是固体,液体或气体的样品被电离,例如用电子轰击它。 这可能导致一些样品的分子破碎成带电的碎片。 然后,这些离子根据其质荷比被分离,通常通过加速它们并使其经受电场或磁场:相同质荷比的离子将经历相同数量的偏转。离子通过能够探测带电粒子的机制被探测到,例如一个电子倍增管。 结果被显示为作为质荷比的函数的已经探测离子的相对丰度的频谱。 样品中的原子或分子可以通过将已知质量与鉴定的质量相关联或通过特征分解模式来鉴定。.

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过氧化物

过氧化物,指一类含有过氧基-O-O-的化合物,具有强氧化性,又可分為有機過氧化物與無機過氧化物。在包含过氧基的化合物中,每个氧原子的氧化数为 -1。1798年德国科学家亚历山大·冯·洪堡(Alexander von Humboldt)即製造出过氧化钡。1818年泰纳尔合成过氧化氢,即今日我們最常見的雙氧水。.

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键离解能

键离解能(Bond dissociation energy)缩写为 D0 或 BDE,是绝对零度时共价键均裂生成原子或自由基的反应中焓的变化。以乙烷(CH3CH3)为例,C-H键的第一离解能为: 键离解能是键强度的一种量度。键的离解能较小,键更容易裂解。 多原子分子的键离解能与键能是两个不同的概念。.

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自由基加成

自由基加成是在有機化學中涉及自由基的加成反應 。自由基加成可能是由二個自由基反應,也可能是一個自由基和非自由基反應。以下是自由基加成反應的基本步驟(也稱為作為自由基鏈機制).

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歧化反应

歧化反应又稱自身氧化還原反應,是化学反应的一种,反应中因為平衡狀態改變而造成不穩定的現象,進而導致某个元素的化合价既有上升又有下降。.

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氧化

氧化又被称为氧化作用、氧化反应。是还原剂(被氧化物)与氧化剂(被还原物)之间的氧化数升降。还原剂的氧化数上升(失去电子),氧化剂的氧化数下降(获得电子)。 一般物质与氧气发生氧化时放热,个别可能吸热,如氮气与氧气的反应。电化学中阳极发生氧化,阴极发生还原。.

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氧化还原反应

氧化还原反应(Reduction-oxidation reaction,簡稱Redox)是在反应前后元素的氧化数具有相应的升降变化的化学反应。这种反应可以理解成由两个半反应构成,即氧化反应和还原反应。此类反应都遵守电荷守恒。在氧化還原反應裡,氧化與還原必然以等量同時進行。 一般来说,同一反应中还原产物的还原性比还原剂弱,氧化产物的氧化性比氧化剂弱,这就是所谓“强还原剂制弱还原剂,强氧化剂制弱氧化剂”。換言之:.

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活化能

活化能(Activation energy)是一个化学名词,又被称为阈能。这一名词是由阿瑞尼士在1889年引入,用来定义一个化学反应的发生所需要克服的能量障碍。活化能可以用于表示一个化学反应发生所需要的最小能量,因此活化能越高,反应越难进行。反应的活化能通常表示为Ea,单位是千焦耳每摩尔(kJ/mol)。 活化能基本上是表示势垒(有时称为能垒)的高度。.

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摩西·冈伯格

摩西·冈伯格其他不太常用的译名:摩西·高姆博格。(Moses Gomberg,),出生乌克兰的猶太裔美国化学家,是自由基化学的奠基人,曾在美国密歇根大学担任化学教授。.

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放热反应

放熱反應(Exothermic reaction)是釋出熱量的一类化学反应,与吸热反应相对。在放熱反應中,破壞化学键所用的能量是少於組成鍵所釋放的能量。放熱反應的通式为: 在化學的系統中,絕對能量總值是難以量度或計算。所以,一般用焓變(ΔH)来表示化学反应的热效应。在放熱反應中,反应物能量较高,生成物能量较低,較小的數值減去較大的數值便得出ΔH的數值為負數。 例如氫氣(H2)燃燒: 2H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g) ΔH.

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